Matrix Server整合完整HA功能和分散式叢集檔案系統 (c) PolyServe

因為企業經營的腳步越來越快，企業伺服器和應用程式都需要更高可用性、更高效能。近幾年CPU架構和作業系統平台的標準化帶來了一個新的趨勢 - 計算架構標準化。 Intel IA-32 (x86)伺服器、Windows或Linux作業系統和SAN存儲設備變了最有吸引力的企業計算基礎。不管是硬體成方面、本員工訓練方面或硬體維護方面，這個Intel-Windows/Linux-SAN組合對企業最有利。

一般HA Cluster提高可用性，但是不能滿足Data Center/Mission Critical環境的需求

Matrix Server(右)可透過光纖交換器的SNMP功能隔離有沒有反應的伺服器節點。此外，在Direct Attach 環境裡 Matrix Server 可透過伺服器管理卡進行I/O隔離。 傳統 HA 軟體，尤其是較舊 SCSI 存儲為主的叢集，使用兩種方式: 互相重新開機和自動重新開機。圖表示綠色的裝置是UPS; Srv One當機的時候， Svr Two 透過 RS232 關閉在開 Svr One 的電源以及讓服務切換到 Svr Two ; Svr One 回復當機情況。這種隔離方式(或watchdog daemon自動重新開機) 對資料完整性有不良的影響。

不過，Intel-based硬體目前仍然無法提供像高階、昂貴的UNIX伺服器一樣高可用性， 所以在企業環境裡，大部份伺服器必須具備高可用性軟體來保障高可用性。 HA軟體的任務就是監控伺服器、應用程式、網路和其他計算資源的狀況； HA軟體能偵測到伺服器、網路、應用程式或其他方面的失敗、釋放所使用的資源(例如SAN硬碟)、在其他伺服器上啟動所需要的資源(例如載入SAN的硬碟)以及啟動失敗伺服器的服務。有了HA軟體，企業可以用多台較便宜的Intel-based伺服器得到99.999%可用性(平均一年內5分鐘downtime)。

PolyServe Matrix HA是Intel-based架構上的領導產品。因為Matrix HA的現代設計於應用程式和硬體獨立， Matrix HA能夠對任何Windows和Linux資源提供計算基礎監控和高可用性。Matrix HA的安裝、使用和配置都非常方便。

PolyServe Matrix HA的使用者包含兩百多家大企業。台灣的使用者包含證交所、中華電信、台灣大哥大、等。企業使用Matrix HA來保護各種服務，例如：郵件伺服器、Oracle 8i,9i/IBM DB2/Sybase 1x/mySQL資料庫、檔案伺服器(Samba/CIFS、NFS)、等。

不過，任何Linux或Windows上的故障切換(HA)叢集軟體有一些缺點：

• 沒有延展性：
  高等UNIX伺服器可以線上升級。Intel-based伺服器無法提供這種延展性。連HA叢集也需要切換才能做升級。 HA軟體本是提供延展性 - 企業還是必須買較大伺服器(比如說把2顆CPU伺服器換成8顆CPU伺服器)。
• 資料完整性：
  企業資料中心的資料十分重要，所以伺服器必須保障資料完整性。HA叢集無法提供高度資料完整性的保障。 HA軟體無法解決兩個重要問題：第一，作業系統或網路失敗時，它可能會造成HA軟體不能正常運作，而且會在兩個伺服器間同時啟動一個服務而造成資料破壞。應用程式存取檔案系統時會建立鎖定(lock)，其他應用程式才不會存取已被鎖定的檔案。不過兩個作業系統存取SAN硬碟時，還是只用自己的銷定資訊，所以被兩個伺服器存取的資料一定會破壞。第二，因為HA叢集的切換有硬碟載入/釋放的動作，伺服器很忙的時候它無法做快速釋放。如果HA軟體沒有時間限制，切換可能永遠不會發生。不過，如果HA軟體強制dismount/umount、資料可能會破壞。雖然這種情形很少，這兩問題讓資料中心不能運用Intel-based伺服器和HA軟體。
• 管理性：
  因為其他方式較難管理，一般HA叢集使用所謂的「一對一」模式(一個伺服器是Primary、一個伺服器是Backup伺服器)。最後企業使用好幾個叢集而且應用程式部署、系統管理、資料備份、叢集監控變成很大的管理負擔。
• 可靠性：
  採用shared disk的HA叢集(例如資料庫、NFS/CIFS檔案伺服器、郵件思伺服器)，無論是Windows或Linux，無法保障故障切換。 Active伺服器節點當機的時候，雖然Passive伺服器可以發現Active伺服器有當機，Passive伺服器無法使 Active伺服器釋放共享硬碟(Windows上的dismount或Linux上的umount動作)。 Active伺服器因為當機關係也不能停止服務和/或釋放共享硬碟。大部份HA叢集使用"Reset Active伺服器"方法(Passive伺服器透過 RS-232或UPS做Active伺服器的reset)。這個做法不只貴(兩台伺服器需要UPS和其他硬體)，它也不可靠:
  • 錯誤的故障切換或兩台伺服器同時開始存取硬碟(應用程式正常運作但是伺服器太忙所以沒有反應)會造成資料破壞。
    • 使用Quorum partition的HA叢集:I/O量很大或存儲連接中斷的時候
    • 使用SCSI Reservation的HA叢集:一個SCSI channel有幾個SCSI device (LUN)時候
  • 如果Active伺服器上的虛擬IP用"切回"配置，Active伺服器被reboot之後，虛擬IP和它的服務會從Passive伺服器切回來Active伺服器。如果Active伺服器真的有問題而再當機，Passive伺服器會再reset它。過了幾個reset，資料庫和其他應用程式很有可能會資料破壞。

Matrix Server的叢集檔案系統和High Availability Cluster讓Intel-based架構功能能滿足Mission Critical環境

PolyServe Matrix Server解決了所有的HA軟體缺點。第一，Matrix Server包含所有Matrix HA的高可用性功能(監視、切換)。第二，Matrix Server使用有叢集檔案系統 (Cluster File System; CFS)，所以全部叢集的伺服器可以同時載入、存取共同SAN硬碟。此功能讓伺服器共享資料和應用程式，所以Matrix Server能夠解決叢集延展性、資料完整性、叢集管理和可用性的問題。 Matrix Server是唯一有HA功能和叢集檔案系統的軟體。

PolyServe Matrix Server - 所有叢集節點共享SAN硬碟

此做法有幾個重要突破：

• 延展性
  Matrix Server提供水平延展性 - 企業資料中心可以從最小Matrix Server叢集(2個伺服器節點)延展到16個節點，而且叢集可以在線上升級(新增伺服器時候，叢集不需要重新啟動)。
• 可靠性/高可用性
  Matrix Server的伺服器節點同時載入共享硬碟所以切換很快。Matrix Server叢集不會因為伺服器當機或其他因素造成切換失敗，所以Matrix Server的做法能夠保障99.999%可用性(比HA高十倍;一般HA叢集是fault resilient而不是fault tolerant)，而且叢集的upgrade的時候服務不需要停止。每台伺服器可以用四片光纖HBA和四片網路卡。 Matrix Server支援有Multi Path IO (備份光纖通道可透過不同的FC Switch)功能、網路卡可以接不同的網路交換器、當機的叢集節點被隔離，所以Matrix Server沒有單一失敗點。
• 管理性
  備份、應用程式、故障切換、硬碟存取都可以從任何一台伺服器執行，所以管理很方便。應用程式可以在SAN安裝所以伺服器只要有OS和Matrix Server軟體而不需要安裝應用程式。因為叢集節點共享SAN硬碟，紀錄檔案可以寫入SAN硬碟所以方便分析(無論伺服器節點有沒有online)。
• 經濟效益
  企業可以用最有經濟效益的2-way或4-way Xeon CPU伺服器建立高效能server farm。因為叢集可以線上擴充，企業也不需要一開始就買太多伺服器和存儲空間。伺服器規格可以不一樣。有Matrix Server的可用性、效能和延展性的解決方案成本絕比Matrix Server叢集高。
• 效能
  Matrix Server叢集可以擴充到16台伺服器。使用4顆CPU伺服器節點的企業可以擴充到64顆CPU(16節點*4CPU)效能的叢集。整體網路頻寬可以64Gbps (16伺服器節點*4片網卡*1Gbps;如果用Myrinet或Infiniband更高)、整體光纖頻寬可以128Gbps(16節點*4 FC HBA*2Gbps)。網路、記憶體、I/O的瓶頸都可以用Intel-based伺服器解決。

Matrix Server叢集節點(伺服器)同時共享SAN硬碟(psd5p1->/sanshared)

Matrix Server支援一般企業應用程式：Oracle 9i RAC、IBM DB2、Apache、sendmail、Samba、SQL、IIS、IBM WebSphere、等。任何標準Linux或Windows應用程式都可以在Matrix Server叢集運作。連標準系統程式都可以用到Matrix Server的硬碟共享功能；舉例來說，為了比較方便的security audit，多種伺服器可以把應用程式記錄檔案(/var/log/httpd/access_log)寫入SAN硬碟。

Matrix Server硬體需求包含(任何品牌)SAN存儲設備和Qlogic SANbox2/Brocade/McData光纖交換器、 Qlogic/Emulex 光纖卡。Matrix Server支援Linux (Red Hat Linux 7.3、Red Hat Linux Advanced Server 2.1、United Linux 1.0 Enterprise Server (SuSE/Turbolinux Enterprise Server 8))和Microsoft Windows (2000和2000 Advanced Server;2003(Q1/2004))。